一种轮轨摩擦热闪温测量装置

本发明涉及室内试验装置，具体为一种轮轨摩擦热闪温测量装置。

背景技术：

1、铁路机车车辆沿轨道运行时，摩擦系数直接影响着列车的制动和牵引力，特别是高速重载列车长大坡运行急刹车时，车轮会沿钢轨产生纯滑动，大量的摩擦热使轮轨接触温度急剧升高，同时由于在接触面上的一点在接触区中的时间很短，因此轮轨之间的温升是瞬时变化的，这种情况被称为闪温，由于闪温是一个单纯的瞬时超载会导致轮轨之间产生严重的胶合损伤，造成轮轨之间发生点蚀现象，对轮轨造成的损害，影响轮轨的使用寿命，现有的轮轨摩擦热闪温测量装置大多采用测量局部摩擦系数平均值，结合结点载荷线密度和轮轨的其他尺寸、材料数据进行计算测定的形式，难以在室内环境中直接模拟轮轨摩擦的高温环境，装置的结构复杂，计算测量精度低，实用性不佳。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种轮轨摩擦热闪温测量装置，解决了现有的装置在进行使用时加热温度较低，装置结构复杂，不便于养护维修，整体的适用范围小，测量精度不佳，实用性不强的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种轮轨摩擦热闪温测量装置，包括放置机构和数据采集模块，所述放置机构正面中心处固定设置有控制机构，所述放置机构上表面前端中心处固定设置有钢轨固定机构，所述放置机构上表面后端中心处固定设置有支撑机构，所述支撑机构上端固定设置有红外测温机构，所述红外测温机构上端固定设置有调节机构，所述调节机构正面上端中间位置转动设置有车轮固定机构；

5、所述数据采集模块连接有数据传输器，所述数据传输器连接有数据接收器，所述数据接收器连接有上位机，所述上位机连接有数据处理模块。

6、优选的，所述放置机构包括放置箱，所述放置箱底面四角处均固定设置有防震垫。

7、优选的，所述控制机构包括控制面板，所述控制面板正面上端两侧均固定设置有温度显示屏，所述控制面板正面两侧中间位置均转动设置有调节旋钮，所述控制面板正面中间偏两侧位置均固定设置有电源开关。

8、优选的，所述钢轨固定机构包括隔热箱，所述隔热箱内底面固定设置有第一加热板，所述隔热箱两侧内壁中心处均固定设置有第一温度传感器，所述隔热箱四周外表面中心处均螺纹设置有固定旋钮，所述第一加热板上表面固定设置有钢轨试件。

9、优选的，所述支撑机构包括承台，所述承台上表面两侧中心处均螺纹设置有水平旋钮，所述承台正面靠两侧边缘处均固定设置有水平管，所述承台上表面中间偏两侧位置均固定设置有超声波测速仪。

10、优选的，所述红外测温机构包括测温器，所述测温器正面上端中间位置固定设置有数显屏，所述测温器正面中心处固定设置有红外检测器，所述测温器正面底端中心处固定设置有红外摄像镜头。

11、优选的，所述调节机构包括伸缩杆，所述伸缩杆上端固定设置有连接盒，所述伸缩杆两侧外表面中间位置均螺纹设置有定位旋钮。

12、优选的，所述车轮固定机构包括连杆，所述连杆底端固定连接有隔热罩，所述隔热罩四周内表面固定设置有第二加热板，所述隔热罩内表面底端转动设置有模拟车轮，所述模拟车轮内部嵌入固定设置有第二温度传感器，所述1连杆外表面底端活动套设有缓冲弹簧，所述连杆底端螺纹设置有弹簧旋钮。

13、优选的，所述数据处理模块包括图像处理模块、图像比对模块和反馈学习模块，所述图像处理模块连接有图像标记模块和图像分割模块，所述图像标记模块和图像分割模块连接有tensorflow软件。

14、优选的，所述图像比对模块连接有特征提取模块和特征对比模块，所述特征提取模块连接有pyradiomics软件，所述特征对比模块连接有diffimg软件，所述pyradiomics软件和diffimg软件连接有数据库，所述反馈学习模块连接有深度学习方法、概率统计方法和稀疏数据重构方法。

15、工作原理：该装置在进行使用时，使用者可通过加热板对车轮、钢轨试件进行双向温控加热，将车轮试件和钢轨试件加热到指定温度，车轮试件由水平端自由释放，下落过程中车轮试件会与钢轨试件发生动摩擦，通过红外检测器和红外摄像镜头测量摩擦部位的瞬时温度并拍摄下摩擦发生瞬间钢轨试件和车轮之间的热成像图像，通过上位机设定摩擦区域的目标区域，根据目标区域的数量和聚焦系数，将焦距分别聚焦到一个目标区域，生成多张多聚焦图像，采用增强差分演化方法，求取每张多聚焦图像的最佳分块大小，将多聚焦图像进行分割，每部分只保留一个目标区域，将分割后的每张多聚焦图像各部分通过图像清晰度评价函数进行求值，并将每张多聚焦图像中函数值最高的部分进行标记提取，建立多聚焦图像的mask掩模图像，并对多聚焦图像的mask掩模图像制作高斯金字塔，建立拉普拉斯金字塔的差分图像，从最低分辨率的起始图开始，根据拉普拉斯金字塔构建得到最高分辨率的拼接结果，通过pyradiomics软件和diffimg软件对图像特征进行提取并和数据库数据进行对比，根据目标区域颜色及范围确定目标区域温度，并对红外检测器测得的温度进行校正，校正后的温度和试件温度的差值即为该试件的摩擦闪温。

16、（三）有益效果

17、本发明提供了一种轮轨摩擦热闪温测量装置。具备以下有益效果：

18、1、本发明提供了一种轮轨摩擦热闪温测量装置，相较于现有的轮轨摩擦热闪温测量装置，该轮轨摩擦热闪温测量装置通过采用钢轨试件和模拟车轮之间进行摩擦来模拟车轮沿钢轨纯滑动工况，并可通过两个加热板实现分别对车轮、钢轨试件精确温控，可模拟轮轨不同温度下的滑动摩擦，装置整体的结构简单，加热温度高，造价低廉，养护维修方便，适用范围广，实用性更强。

19、2、本发明提供了一种轮轨摩擦热闪温测量装置，相较于现有的轮轨摩擦热闪温测量装置，该轮轨摩擦热闪温测量装置通过采用改变热成像图像中目标区域的聚焦系数进行调节，可以直接获得需要进行比对的热成像图像中的目标区域较为清晰的图像，便于通过该方法对每个清晰的目标区域进行分割重构融合，提升获取的摩擦部位的热成像图像的效果，同时，通过采用拉普拉斯金字塔进行叠加融合的方式，可以将不同图像的不同部分进行差分，便于将清晰的目标区域进行分割重组，降低特征提取所需要的工作量，提升道路图像识别工作的工作效率，通过将清晰的目标区域热成像颜色和范围同数据库中数据进行对比，对摩擦部位的温度进行进一步判断分析，提升该装置温度测量的准确性。

技术特征：

1.一种轮轨摩擦热闪温测量装置，包括放置机构（1）和数据采集模块（9），其特征在于：所述放置机构（1）正面中心处固定设置有控制机构（2），所述放置机构（1）上表面前端中心处固定设置有钢轨固定机构（3），所述放置机构（1）上表面后端中心处固定设置有支撑机构（4），所述支撑机构（4）上端固定设置有红外测温机构（5），所述红外测温机构（5）上端固定设置有调节机构（6），所述调节机构（6）正面上端中间位置转动设置有车轮固定机构（7）；

2.根据权利要求1所述的一种轮轨摩擦热闪温测量装置，其特征在于：所述放置机构（1）包括放置箱（101），所述放置箱（101）底面四角处均固定设置有防震垫（102）。

3.根据权利要求1所述的一种轮轨摩擦热闪温测量装置，其特征在于：所述控制机构（2）包括控制面板（204），所述控制面板（204）正面上端两侧均固定设置有温度显示屏（201），所述控制面板（204）正面两侧中间位置均转动设置有调节旋钮（202），所述控制面板（204）正面中间偏两侧位置均固定设置有电源开关（203）。

4.根据权利要求1所述的一种轮轨摩擦热闪温测量装置，其特征在于：所述钢轨固定机构（3）包括隔热箱（305），所述隔热箱（305）内底面固定设置有第一加热板（302），所述隔热箱（305）两侧内壁中心处均固定设置有第一温度传感器（301），所述隔热箱（305）四周外表面中心处均螺纹设置有固定旋钮（304），所述第一加热板（302）上表面固定设置有钢轨试件（303）。

5.根据权利要求1所述的一种轮轨摩擦热闪温测量装置，其特征在于：所述支撑机构（4）包括承台（403），所述承台（403）上表面两侧中心处均螺纹设置有水平旋钮（404），所述承台（403）正面靠两侧边缘处均固定设置有水平管（402），所述承台（403）上表面中间偏两侧位置均固定设置有超声波测速仪（401）。

6.根据权利要求1所述的一种轮轨摩擦热闪温测量装置，其特征在于：所述红外测温机构（5）包括测温器（502），所述测温器（502）正面上端中间位置固定设置有数显屏（501），所述测温器（502）正面中心处固定设置有红外检测器（503），所述测温器（502）正面底端中心处固定设置有红外摄像镜头（504）。

7.根据权利要求1所述的一种轮轨摩擦热闪温测量装置，其特征在于：所述调节机构（6）包括伸缩杆（602），所述伸缩杆（602）上端固定设置有连接盒（601），所述伸缩杆（602）两侧外表面中间位置均螺纹设置有定位旋钮（603）。

8.根据权利要求1所述的一种轮轨摩擦热闪温测量装置，其特征在于：所述车轮固定机构（7）包括连杆（705），所述连杆（705）底端固定连接有隔热罩（703），所述隔热罩（703）四周内表面固定设置有第二加热板（706），所述隔热罩（703）内表面底端转动设置有模拟车轮（704），所述模拟车轮（704）内部嵌入固定设置有第二温度传感器（707），所述连杆（705）外表面底端活动套设有缓冲弹簧（702），所述连杆（705）底端螺纹设置有弹簧旋钮（701）。

9.根据权利要求1所述的一种轮轨摩擦热闪温测量装置，其特征在于：所述数据处理模块（12）包括图像处理模块（1201）、图像比对模块（1205）和反馈学习模块（1211），所述图像处理模块（1201）连接有图像标记模块（1202）和图像分割模块（1203），所述图像标记模块（1202）和图像分割模块（1203）连接有tensorflow软件（1204）。

10.根据权利要求9所述的一种轮轨摩擦热闪温测量装置，其特征在于：所述图像比对模块（1205）连接有特征提取模块（1206）和特征对比模块（1208），所述特征提取模块（1206）连接有pyradiomics软件（1207），所述特征对比模块（1208）连接有diffimg软件（1209），所述pyradiomics软件（1207）和diffimg软件（1209）连接有数据库（1210），所述反馈学习模块（1211）连接有深度学习方法（1212）、概率统计方法（1213）和稀疏数据重构方法（1214）。

技术总结
本发明提供一种轮轨摩擦热闪温测量装置，涉及室内试验装置技术领域。该轮轨摩擦热闪温测量装置，包括放置机构和数据采集模块，所述放置机构正面中心处固定设置有控制机构，所述放置机构上表面前端中心处固定设置有钢轨固定机构，所述放置机构上表面后端中心处固定设置有支撑机构，所述支撑机构上端固定设置有红外测温机构，所述红外测温机构上端固定设置有调节机构，所述调节机构正面上端中间位置转动设置有车轮固定机构。通过采用钢轨试件和模拟车轮之间进行摩擦来模拟车轮沿钢轨纯滑动工况，并可通过两个加热板实现分别对车轮、钢轨试件精确温控，模拟轮轨不同温度下的滑动摩擦，装置整体的结构简单，养护维修方便，适用范围广，实用性更强。

技术研发人员：段志东,赵博,陈旭,李良
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15